煤层水力冲孔模拟实验装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种煤层水力冲孔模拟实验装置，包括压煤柱头、储煤缸体、压力机、实验泵机、煤电钻、实验气瓶、压力传感器、压力检测仪，储煤缸体的上方设有压煤柱头，压煤柱头下部的压头与所述储煤缸体的内腔相匹配，压煤柱头上设有压力机，储煤缸体的侧壁设有充气管，充气管可连接实验气瓶实现向储煤缸体内部充气，所述煤电钻可以对储煤缸体内模拟的煤层进行钻进，实验泵机可以对成孔后的煤层进行水力冲孔实验，所述压力检测仪连接布置于煤层中的压力传感器，实时监测每层压力。本实用新型专利技术合理地模拟了煤层水力冲孔的过程，为后续的实验提供了可靠的实验装置及实验方法，为实际施工提供可靠的理论依据和方法措施。提供可靠的理论依据和方法措施。提供可靠的理论依据和方法措施。

【技术实现步骤摘要】
煤层水力冲孔模拟实验装置


[0001]本技术涉及煤层水力冲孔实验装置的
，特别涉及一种煤层水力冲孔模拟实验装置。

技术介绍

[0002]目前，煤层中含有大量的煤层气，又称为瓦斯，它不仅是宝贵的资源，也是煤矿地下开采中煤与瓦斯突出潜能的重要组成部分，我国是煤炭资源大国，随着煤炭工业的高速发展，瓦斯涌出量剧增，因瓦斯突出、爆炸引起的煤矿事故迅速上升，同时，煤层气又是一种优质、洁净的燃料，如果得到合理的开发、回收和利用，不仅可以减少煤矿事故的发生，保障煤矿的正常生产，还可以解决我国能源紧缺的问题。但是，我国地质条件复杂，煤岩渗透率低，渗透率恰恰是反应煤岩中流体移运难易程度的标志，同时，也是地层损害评价与天然气开采设计的重要参数，现有的提高煤层瓦斯抽采率的主要技术方案有：大直径密集钻孔、水力冲孔、水力压裂架支撑剂技术、水力割缝等。其中水力冲孔主要是通过中高压水冲出煤层中部分煤体和瓦斯，起到卸压、增加煤层透气性、降低煤体弹性势能、降低煤体瓦斯和解吸速度、减小瓦斯膨胀能的效果。
[0003]现有对煤层气开采的实验研究主要是模拟研究假三轴条件下煤层渗透率随着应力、瓦斯压力、温度变化而变化的关系，并在此基础上提出各种提高煤层渗透性的方法。虽然这些渗流模拟实验在一定程度上说明了各种影响因素对煤层气流动的影响作用，但鉴于煤层气开采工作的复杂性，这些模拟状态与现场实际情况相差较远，并不能全面地说明实际条件下的煤层气抽采受到各因素的作用。因此本领域技术人员致力于开发一种能够在实验室物理模拟煤层气开采的实验装置，这其中对水力冲孔方案的研究就需要设计一种便于冲孔的实验装置。

技术实现思路

[0004]为了解决上述问题，本技术提出一种煤层水力冲孔模拟实验装置。
[0005]具体内容如下：煤层水力冲孔模拟实验装置，该装置包括储煤缸体、压煤柱头及压力机构，其特征是：
[0006]所述的储煤缸体的两端分别设有与其内部连通的充气管和钻煤过孔，钻煤过孔内塞装有密封端盖，该密封端盖通过螺栓固定在储煤缸体上，在储煤缸体的两侧均设有与其内部连通的充气管和监测通孔，每个监测通孔内均塞装有密封的接线堵头，该接线堵头通过螺栓固定在储煤缸体上，所述的接线堵头包括与监测通孔匹配的密封堵头及固定在储煤缸体上的法兰盘，在法兰盘上固定有围绕密封堵头根部一周的密封垫圈，法兰盘上还设有用于螺栓固定的安装孔，在密封堵头内预设有若干根数据传输用的接线柱，且接线柱的两端分别穿出法兰盘的外端面和密封堵头的内端面；
[0007]所述的压煤柱头包括一体化结构的压头和承重柄，所述的压头与储煤缸体的内腔相匹配，在压头的外侧壁上设有若干圈相互平行的密封环，在承重柄上固定有横向伸出的
起重柱。
[0008]优选的，所述的压力机构包括底座、设置在底座上的压力机，底座上表面设有沿导轨自由运动且能够经过压力机正下方的平板车。
[0009]优选的，所述的储煤缸体上表面的拐角处均固定有起重环。
[0010]优选的，还包括抽真空用的真空泵、存储实验气体的实验气瓶和测试气体压力的气体压力表。
[0011]优选的，所述的实验气瓶内存储的是N2或CO2。
[0012]优选的，还包括用于煤体钻孔的煤电钻。
[0013]优选的，还包括水力冲孔用的实验泵机及连接在实验泵机上的喷头。
[0014]优选的，还包括气体流量计和密封气囊以及连通在气体流量计上的进气钢管。
[0015]优选的，还包括工业用的内窥镜及通过数据导线连接在内窥镜上的摄像头。
[0016]优选的，还包括压力传感器、压力检测仪以及计算机。
[0017]本技术的有益技术效果：
[0018]本技术是一种煤层水力冲孔模拟实验装置，通过该装置模拟“通过水力冲孔的方法，对煤与瓦斯突出煤层进行治理”这一治理方法，通过压煤柱头在储煤缸体内压制模拟煤层，由于储煤缸体内的模拟煤层在非真空环境中进行压制的，成型以后模拟煤层中含有空气，一方面不便于充气，另一方面与真实煤层条件严重不符，同时在实际情况中，煤与瓦斯突出煤层赋存一定压力和一定含量的瓦斯气体，因此对储煤缸体内压制好的模拟煤层先进行抽真空再进行充气，进而模拟真实煤体，理想的充入气体应当是CH4，但CH4气体在实验操作过程中具有一定的危险性，故采用N2或CO2进行替代，因此本技术为避免现场实验环境中存在的众多不明地质因素和实验过程中不可抗力的影响，构造理想实验环境，施加研究所需要的条件，合理地模拟煤层水力冲孔的过程，为后续的实验提供了可靠的实验装置及实验方法。
附图说明
[0019]图1为储煤缸体的俯视图；
[0020]图2为图1的主视图；
[0021]图3为接线堵头的俯视图；
[0022]图4为图3中A
‑
A方向的剖面图；
[0023]图5为压煤柱头的三视图（a为主视图，b为俯视图，c为左视图）；
[0024]图6为压制模拟煤层的主视剖面结构示意图；
[0025]图7为对模拟煤层进行抽真空的整体结构示意图；
[0026]图8为对模拟煤层进行充入实验气体的整体结构示意图；
[0027]图9为煤电钻对模拟煤层进行钻孔的主视剖面结构示意图；
[0028]图10为实验泵机对模拟煤层进行水力冲孔的主视剖面结构示意图；
[0029]图11为模拟煤层孔洞内气体涌出量监测的主视剖面结构示意图；
[0030]图12为模拟煤层内孔洞形状监测的主视剖面结构示意图；
[0031]图中：11.储煤缸体、12.充气管、13.监测通孔、14.接线堵头、15.起重环、16.密封端盖、17.钻煤过孔、18.法兰盘、19.安装孔、20.密封垫圈、21.密封堵头、22.接线柱、23.压
头、24.密封环、25.承重柄、26.起重柱、27.压力机、28.底座、29.导轨、30.平板车、31.模拟煤层、32.煤电钻、33.喷头、34.实验泵机、35.气体流量计、36.密封气囊、37.进气钢管、38.内窥镜、39.摄像头、40.三通阀、41.充气管路、42.抽气管路、43.真空泵、44.气体压力表、45.管道、46.实验气瓶。
具体实施方式
[0032]实施例一，参见图1
‑
12，煤层水力冲孔模拟实验装置，该装置包括储煤缸体、压煤柱头及压力机构；
[0033]所述的储煤缸体的两端分别设有与其内部连通的充气管和钻煤过孔，钻煤孔用于打钻和冲孔设备进入储煤缸体内的入口，钻煤过孔内塞装有密封端盖，该密封端盖通过螺栓固定在储煤缸体上，在储煤缸体的两侧均设有与其内部连通的充气管和监测通孔，各个充气管均作为模拟煤层抽真空和注入实验气体的接入口，每个监测通孔内均塞装有密封的接线堵头，该接线堵头通过螺栓固定在储煤缸体上，所述的接线堵头包括与监测通孔匹配的密封堵头及固定在储煤缸体上的法兰盘，在法兰盘上固定有围绕密封堵头根部一周的密封垫圈，法兰盘上还设有用于螺栓固定的安装孔，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.煤层水力冲孔模拟实验装置，该装置包括储煤缸体、压煤柱头及压力机构，其特征是：所述的储煤缸体的两端分别设有与其内部连通的充气管和钻煤过孔，钻煤过孔内塞装有密封端盖，该密封端盖通过螺栓固定在储煤缸体上，在储煤缸体的两侧均设有与其内部连通的充气管和监测通孔，每个监测通孔内均塞装有密封的接线堵头，该接线堵头通过螺栓固定在储煤缸体上，所述的接线堵头包括与监测通孔匹配的密封堵头及固定在储煤缸体上的法兰盘，在法兰盘上固定有围绕密封堵头根部一周的密封垫圈，法兰盘上还设有用于螺栓固定的安装孔，在密封堵头内预设有若干根数据传输用的接线柱，且接线柱的两端分别穿出法兰盘的外端面和密封堵头的内端面；所述的压煤柱头包括一体化结构的压头和承重柄，所述的压头与储煤缸体的内腔相匹配，在压头的外侧壁上设有若干圈相互平行的密封环，在承重柄上固定有横向伸出的起重柱。2.根据权利要求1所述的煤层水力冲孔模拟实验装置，其特征是：所述的压力机构包括底座、设置在底座上的压力机，底座上表面设有沿导轨自由运动且能够经过压力机正下方的...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩颖，张飞燕，董博文，王革学，刘晓，李贤忠，倪小明，吕帅，刘德宝，温佳宇，李伟东，牛琛，纪开鑫，陈玥玥，
申请(专利权)人：河南理工大学，
类型：新型
国别省市：